CN112925705A

CN112925705A - 一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法与系统

Info

Publication number: CN112925705A
Application number: CN202110178708.6A
Authority: CN
Inventors: 吴康; 王建清; 高小安; 桑小冲; 皮操; 祖凤丹
Original assignee: Shanghai Aerospace Control Technology Institute
Current assignee: Shanghai Aerospace Control Technology Institute
Priority date: 2021-02-09
Filing date: 2021-02-09
Publication date: 2021-06-08
Anticipated expiration: 2041-02-09
Also published as: CN112925705B

Abstract

一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法，1)、使用真实硬件接口模拟和等效飞行软件外部运行环境；2)、为每一类验收测试弹道设计自动化测试流程，配置测试参数；3)、针对每条验收测试弹道，流程控制单元从测试流程库中选择匹配的测试流程；测试流程执行中，将所需的装订数据和测试用例数据存储到多功能模拟器；自动给箭机上传装订数据、自动向箭机发送控制指令；控制各模拟器的工作状态；控制飞行软件的运行阶段、状态；实时采集并解析、判读测试结果；4)、遍历所有验收测试弹道。本发明同时提供一种运载火箭飞行软件验收系统。本发明解决无人值守飞行软件验收测试批量执行难题，达到软件验收测试灵活方便、快速经济的工程应用效果。

Description

一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法与系统

技术领域

本发明涉及一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法与系统，属于试验与测试技术领域。

背景技术

运载火箭飞行软件运行于箭载计算机用于完成火箭飞行过程中的制导、导航、姿控、时序控制、故障诊断、遥测信息组织、总线控制、三冗余管理等飞行控制功能，是控制系统的核心软件。飞行软件验收是对飞行软件进行全面的功能性能测试考核验证，验证飞行软件的功能、性能实现的正确性、可靠性。

飞行软件验收测试用例是一组用于运载火箭起飞前和起飞后的输入数据，用于考核飞行软件在不同弹道和偏差工况下的软件响应输出；通过条件组合覆盖的方式，对飞行软件每个功能点进行测试验证，需要考核不同工作状态下的控制系统的工作能力。飞行软件验收测试包含200多个测试工况，飞行软件验收测试包含多个测试步骤，需要人工干预。同时一条正常的模飞弹道测试时间耗时约1小时，耗时时间长。测试输入数据保存、替换、测试结果保存存储均需要人为干预，容易出错，严重制约飞行软件验收测试的工作效率。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法与系统。

本发明的技术解决方案是：

一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法，包含以下步骤：

1)、根据飞行软件的输入输出要求，使用真实硬件接口模拟和等效飞行软件外部运行环境；

2)、对验收测试弹道进行分类，为每一类验收测试弹道设计自动化测试流程，存放于测试流程库中；为每条验收测试弹道配置测试参数；

3)、选中一条验收测试弹道，执行下述方法：

3.1)根据配置参数，流程控制单元从测试流程库中选择匹配的测试流程，并执行该流程；

3.2)测试流程执行中，根据配置参数，将执行该验收测试弹道所需的装订数据和测试用例数据存储到多功能模拟器；

3.3)根据测试流程，多功能模拟器自动给箭机上传装订数据、自动向箭机发送控制指令；控制多功能模拟器中各模拟器的工作状态；控制飞行软件的运行阶段、状态；

3.4)测试流程执行中，实时采集并解析飞行软件运行后的测试结果，并对测试结果进行判读；

4)、重复步骤3)，直到遍历完所有验收测试弹道。

所述步骤1)中，模拟和等效的硬件设备包含多种1553B总线类单机模拟器和多种信号模拟器；1553B总线类单机模拟器包括捷联惯组、助推伺服控制器、伺服控制器、转级控制器、前置主机模拟器；信号模拟器包括GNSS信号模拟器、减载加表信号模拟器，速率陀螺信号模拟器，箭机起飞信号模拟器、箭机复位信号模拟器；其中1553B总线类单机模拟器均采用三总线方式。

所述步骤1)中，一个板卡通道资源同时模拟多个总线类单机的功能，节省1553B板卡硬件资源。

所述步骤2)中，各类验收测试弹道的自动化测试流程均至少包括以下内容：

初始化各个1553B总线类单机模拟器状态以及各个信号模拟器状态，根据测试需求注入不同的故障；

飞行软件加载装订数据和测试用例数据；

通过箭地422指令控制飞行软件进入起飞前相应的测试级段；

自动发送起飞信号进入飞行段测试；

飞行结束后箭机复位；

自动搜集所有终端的数据，并存储于指定位置。

所述步骤3.1)中，不同的验收测试弹道使用的装订数据和测试用例数据不尽相同，测试用例数据实时性高，数据更新周期为1ms。

所述步骤3.1)中，通过配置参数实现验收测试弹道测试用例的选配，部分参数的内容替换、附加参数的确定。

测试过程中无需人工干预、自动完成批量化测试，自动完成后提示运行结束；若执行过程中出现未知异常，软件进行出错提示。

一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收系统，用于完成所述的基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法。

包括流程控制单元、多功能模拟器、总线监视终端、解析终端、实时显示/判读终端、数据转发终端以及数据库服务器；

流程控制单元：管理验收测试弹道，从测试流程库中选择匹配的测试流程，并执行该流程；流程执行过程中，控制其他终端开始/停止工作、执行相应操作；将执行该验收测试弹道所需的装订数据和测试用例数据存储到多功能模拟器；通过TCP网络与服务器进行通信；

多功能模拟器包括GNSS模拟器、捷联惯组模拟器、伺服控制器模拟器、综控模拟器、箭地422通信单元和控制信号发送单元；

GNSS模拟器：开始工作后，通过板卡模拟发送PPS脉冲信号；根据GNSS422协议编码定位帧数据，通过422板卡模拟发送GNSS数据；

捷联惯组模拟器：开始工作后，使用1553B总线板卡，模拟惯组的三路RT功能，实时更新惯组数据；

伺服控制器模拟器：开始工作后，使用1553B总线板卡，模拟伺服控制器的三路RT功能；

综控模拟器：开始工作后，使用1553B总线板卡，模拟综合控制器1、2的三路RT功能；

箭地422通信单元：接收流程控制单元发送的指令，对指令进行解析，若该指令为某模拟器控制指令，则转发给相应模拟器，若该指令为箭机控制指令，则将该指令转换为422指令发送给箭机；接收流程控制单元的查询、采样指令，执行相应的查询、采样操作，并将结果返回给流程控制单元；

控制信号发送单元：向箭机发送硬件信号，所述硬件信号包括起飞信号、耗关信号、复位信号、复位解锁信号；

总线监视终端：监视所有总线数据，并发送给解析终端；

解析终端：用于解析总线数据；

实时显示/判读终端：实时在线显示关键参数；运行软件验收自动判读软件，实现对测试结果的自动判读功能，自动生成判读报告；

数据转发终端：转发流程控制单元与其它终端的TCP通信数据；

数据库服务器，用于集中存储测试结果，用于离线判断、数据包络分析。

多功能模拟器具备遥控箭机电源上下电功能。

本发明有益效果如下：

1)本发明使用一套1553B总线板卡资源集成多台总线单机模拟器功能，替代原有每个模拟器独自占用一块1553B总线资源的情况，节省硬件设备资源，节省成本。

2)通过流程控制单元实现各个终端的交互，优化了通信链路和接口，飞行软件验收系统所有组成部分具备接收指令控制功能，实现自动化操控。

3)流程控制单元将测试用例数据输入、参数设置、人工操作步骤、输出结果保存、数据备份等环节的工作自动化、流程化处理，节省人力成本。

4)根据测试流程设计流程控制单元，能够实现批量无人值守测试，实现自动化测试。

附图说明

图1是本发明的方法步骤示意图；

图2是本发明的方法自动流程控制过程示意图；

图3为本发明验收系统示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明针对现有运载火箭飞行软件验收测试中存在的技术问题，提供一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法与系统，使用自动流程配置约定测试项目，通过流程控制，自动执行操作步骤，实现项目的自动化无人值守验收测试。

本发明提出的一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法，具体实施步骤如下：

1、根据飞行软件的输入输出要求，使用真实硬件接口模拟和等效飞行软件外部运行环境

飞行软件外部运行环境中，模拟和等效的硬件设备包含多种1553B总线单机模拟器和多种信号模拟器。1553B总线单机模拟器包括捷联惯组、助推伺服控制器、伺服控制器、转级控制器、前置主机模拟器等；信号模拟器包括GNSS信号模拟器、减载加表信号模拟器，速率陀螺信号模拟器，箭机起飞信号模拟器、箭机复位信号模拟器等多种类型。其中1553B总线类单机模拟器均采用三套总线方式。其中各单机功能模拟如表1所示。

传统的软件验收环境方式，使用单功能1553B总线板卡，每个单机需要使用一块1553B总线板卡模拟一个单机的功能，考虑到1553B总线三冗余，需要20多个通道的1553B总线板卡资源，资源占用严重，价格成本高。本发明使用软件开发技术，一路1553B总线使用一个通道的1553B板卡资源，同时模拟多个1553B总线单机的功能，节省1553B板卡硬件资源。

表1设备及硬件接口功能表

2)、对验收测试弹道进行分类，为每一类验收测试弹道设计自动化测试流程，存放于测试流程库中；为每条验收测试弹道配置测试参数。

各类验收测试弹道的自动化测试流程均至少包括以下内容：

飞行软件加载装订数据和测试用例数据；

通过箭地422指令控制飞行软件进入起飞前相应的测试级段；

自动发送起飞信号进入飞行段测试；

飞行结束后箭机复位；

自动搜集所有终端的数据，并存储于指定位置。

软件验收流程控制单元，将每一类验收测试弹道的测试流程固化，设计为自动化的测试流程，自动操控多功能模拟器软件、总线监视器软件、总线数据解析软件、飞行软件、模拟器软件等软件配置项，实现飞行软件验收测试流程。主要测试过程如图1所示。

3)、选中一条验收测试弹道，执行下述方法：

3.1)根据配置参数，流程控制单元从测试流程库中选择匹配的测试流程，并执行该流程。

飞行软件验收测试用例众多，同一类的测试装订数据类似。通过配置可组合配置测试用例的状态，可根据配置参数实现验收测试弹道用例的选配，部分参数的内容替换、附加参数的确定。同时通过配置参数设计测试用例数据的控制启动和停止时间。

3.2)测试流程执行中，根据配置参数，将执行该验收测试弹道所需的装订数据和测试用例数据存储到多功能模拟器。

其中，在加载装订数据和测试用例数据时，流程控制单元通过指令控制多功能模拟器自动加载飞行软件运行所需装订数据和测试用例数据；不同的验收测试弹道使用的装订数据和测试用例数据不尽相同。装订数据和测试用例数据供给各1553B总线单机模拟器使用，作为飞行软件的输入数据来源和测试输出对象。飞行软件运行环境数据实时性高，为此各1553B总线类单机模拟器的测试用例数据实时性高，数据更新周期为1ms。

3.3)根据测试流程，多功能模拟器自动给箭机上传装订数据、自动向箭机发送控制指令；流程控制单元根据测试流程控制多功能模拟器中各模拟器的工作状态、控制飞行软件的运行阶段、状态。

3.4)实时采集并解析飞行软件运行后的测试结果，并对测试结果进行判读。

飞行软件验收测试过程中，使用总线监视器软件可在线实时监视飞行软件执行运算过程和输出的1553B总线消息数据；同时可查看并记录多功能模拟器返回的箭地RS422消息数据；总线数据解析软件实时解析1553B总线消息成具体的物理量并显示。

4)、重复步骤3)，直到遍历完所有验收测试弹道。

通过配置文件方式，遍历所有的测试用例并加载到验收测试弹道，通过软件对测试步骤和测试流程进行控制。完成当前测试操作后，自动流转到下一个验收测试弹道，直至完成所有验收测试弹道的测试。测试过程中无需人工干预、自动完成批量化测试，自动完成后提示运行结束，从而实现无人值守批量测试。若执行过程中出现未知异常，软件进行出错提示。

如图2所示，软件采用循环执行判断的方式，依次对每一条验收测试弹道进行执行判断。针对每一个验收测试弹道，按照测试的流程和步骤进行自动化流程化执行，实现测试操作等效。

具体如下：

(1)获取待运行的测试列表信息；

(2)判断是否所有测试弹道都运行完成，若完成，则结束，若未完成，则进入步骤(3)；

(3)获取当前测试弹道信息；

(4)流程控制单元根据配置参数，从测试流程库中选择匹配的测试流程，并执行该流程：

拷贝测试弹道的测试用例数据和装订数据到多功能模拟器；

初始化多功能模拟器，根据测试流程，启动其中的各个模拟器；

远程控制箭机上电，并检测箭机自检是否正确；

(5)多功能模拟器给箭机加载测试程序和装订数据，之后控制箭机运行飞行软件；

多功能模拟器通过422指令，控制飞行软件的自对准、调零、G系导航等运算功能；

多功能模拟器根据配置参数中的时间信息，向箭机发送起飞信号；

多功能模拟器根据配置参数中的时间信息，给箭机下电；

(6)流程控制单元停止其他终端，关闭多功能模拟器，对测试结果进行压缩保存和判读。

如图3所示，本发明同时提出一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收系统。飞行软件验收系统硬件采用通用设备，采用多功能模拟器模拟箭机外设输入、采用总线监视终端监视所有的总线数据，进行数据采集，软件采用实时系统，解决了实时性要求高的问题，实现飞行软件的各种工况下的测试数据输入、测试流程控制、测试结果采集，提供飞行软件验收的外部测试环境。

具体地，飞行软件验收系统包括流程控制单元、多功能模拟器、总线监视终端、解析终端、实时显示/判读终端、数据转发终端以及数据库服务器。

流程控制单元：管理验收测试弹道，从测试流程库中选择匹配的测试流程，并执行该流程；流程执行过程中，控制其他终端开始/停止工作、执行相应操作；将执行该验收测试弹道所需的装订数据和测试用例数据存储到多功能模拟器；通过TCP网络与服务器进行通信，网络通信要求具备流程控制功能、状态查询功能、带判断的采样功能、流程提示功能以及超时退出功能。

多功能模拟器包括GNSS模拟器、捷联惯组模拟器、伺服控制器模拟器、综控模拟器、箭地422通信单元和控制信号发送单元。

GNSS模拟器：开始工作后，通过板卡模拟发送PPS脉冲信号；根据GNSS422协议编码定位帧数据，通过422板卡模拟发送GNSS数据。

捷联惯组模拟器：开始工作后，使用1553B总线板卡，模拟惯组的三路RT功能，实时更新惯组数据。

伺服控制器模拟器：开始工作后，使用1553B总线板卡，模拟伺服控制器的三路RT功能。

综控模拟器：开始工作后，使用1553B总线板卡，模拟综合控制器1、2的三路RT功能。

箭地422通信单元：接收流程控制单元发送的指令，对指令进行解析，若该指令为某模拟器控制指令，则转发给相应模拟器，若该指令为箭机控制指令，则将该指令转换为422指令发送给箭机；接收流程控制单元的查询、采样指令，执行相应的查询、采样操作，并将结果返回给流程控制单元。

控制信号发送单元：向箭机发送硬件信号，所述硬件信号包括起飞信号、耗关信号、复位信号、复位解锁信号。

多功能模拟器还具备其它关键单机模拟功能，包括速率陀螺模拟功能、减载加表模拟功能、助推伺服控制器模拟等。同时多功能模拟器具备遥控箭机电源上下电功能。

总线监视终端：监视所有总线数据，并发送给解析终端。

解析终端：用于解析总线数据。

实时显示/判读终端：实时在线显示关键参数；运行软件验收自动判读软件，实现对测试结果的自动判读功能，自动生成判读报告。

数据转发终端：转发流程控制单元与其它终端的TCP通信数据。

本发明使用1553B总线板卡多RT技术，使用一路1553B板卡资源，同时模拟多个总线单机功能；通过设计自动化测试流程将装订数据、测试用例数据数据、参数配置、数据实时监视、数据解码到结果输出的各个过程进行流程化，自动化、实现无人值守批量测试。

本发明解决无人值守飞行软件验收测试批量执行难题，达到软件验收测试灵活方便、快速经济的工程应用效果。

本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。

Claims

1.一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法，其特征在于包含以下步骤：

3)、选中一条验收测试弹道，执行下述方法：

4)、重复步骤3)，直到遍历完所有验收测试弹道。

2.根据权利要求1所述的基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法，其特征在于，所述步骤1)中，模拟和等效的硬件设备包含多种1553B总线类单机模拟器和多种信号模拟器；1553B总线类单机模拟器包括捷联惯组、助推伺服控制器、伺服控制器、转级控制器、前置主机模拟器；信号模拟器包括GNSS信号模拟器、减载加表信号模拟器，速率陀螺信号模拟器，箭机起飞信号模拟器、箭机复位信号模拟器；其中1553B总线类单机模拟器均采用三总线方式。

3.根据权利要求2所述的基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法，其特征在于，所述步骤1)中，一个板卡通道资源同时模拟多个总线类单机的功能，节省1553B板卡硬件资源。

4.根据权利要求1所述的基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法，其特征在于，所述步骤2)中，各类验收测试弹道的自动化测试流程均至少包括以下内容：

飞行软件加载装订数据和测试用例数据；

通过箭地422指令控制飞行软件进入起飞前相应的测试级段；

自动发送起飞信号进入飞行段测试；

飞行结束后箭机复位；

自动搜集所有终端的数据，并存储于指定位置。

5.根据权利要求1所述的基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法，其特征在于，所述步骤3.1)中，不同的验收测试弹道使用的装订数据和测试用例数据不尽相同，测试用例数据实时性高，数据更新周期为1ms。

6.根据权利要求5所述的基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法，其特征在于，所述步骤3.1)中，通过配置参数实现验收测试弹道测试用例的选配，部分参数的内容替换、附加参数的确定。

7.根据权利要求1所述的基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法，其特征在于，测试过程中无需人工干预、自动完成批量化测试，自动完成后提示运行结束；若执行过程中出现未知异常，软件进行出错提示。

8.一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收系统，其特征在于：用于完成权利要求1～7中任一项所述的基于无人值守的运载火箭飞行软件验收方法。

9.根据权利要求8所述的一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收系统，其特征在于：包括流程控制单元、多功能模拟器、总线监视终端、解析终端、实时显示/判读终端、数据转发终端以及数据库服务器；

总线监视终端：监视所有总线数据，并发送给解析终端；

解析终端：用于解析总线数据；

10.根据权利要求9所述的一种基于无人值守的运载火箭飞行软件验收系统，其特征在于：多功能模拟器具备遥控箭机电源上下电功能。